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Este documento explica sobre a ferramenta de brochagem, denominada 'brocha' e a máquina correspondente 'brochadeira'. O texto aborda o grande número de dentes da brocha, sua dentadura, tipos de cabos, perfil de dentes, espessura de corte, angulos de saída e pressão específica de corte.
O que você vai aprender
Tipologia: Provas
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)TILA f.p
Departamento de Engenharia Mecânica
Laboratório de Máquinas Ferramentas Processo de Brocham nto Rosa Ivo T. Ruffino São Carl os, fevereiro de 1998 Reimpressão
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Laboratório de Máquinas Ferramentas
Processo de Brochamento
Rosa Ivo T. Ruffino
São Carlos, fevereiro de 1998
O brochamento interno permite também a execução de ranhuras helicoidais que' podem ser realizadas de .. âuas. maneiras .di{erentes: a) A peça é presa e a brocha possui dois movimentos:_ um de translação e outro de rotação.
O segundo processo deu melhores resul tado,s, .ev.i tando a ovaliz_ação do f~ ro. O brochamento externo· pode ser realizado ·de duas .maneiras ·distintas: .- A brocha· executa o movimento de -translação enquanto a pe.ça permanece pa.rada.
O primeiro processo é ·o mais empregado, sendo realiz·ado em 'máquinas -ve.;: · ti cais que. ocupam uma .área pequena. No b.rochamento de superfÍcies gran- des (blocos de motores por exemplo) torna-se nece.ssário o emprê'g 0 de. m_! quinas', horfzo.ritais-.. devido-. , ao curso' ' grande... .da ..brocha. ' - _.A superfÍcie- usina- da dos blocos .de.. motores e paralela a superf~cie .de fixaÇao, permi t.indo a' fácil automatização do processo por meio de transportadores •. Em casos especiais, o brochamento. externo pode ser realizado com-movi- mento de ida e volta, necessitando um curso menor. Para economizar o tem po de irol ta das peças. (em vazio), bem como o tempo. de. fi-xação, as pe.çae podem ser· presas numa plataforma giratÓria ou num transportador de· cor- rentes. Este Último caso apresenta o problema do jogo na corrente e. no · suporte das peças nas guias. · · · ·
---'--·-
~E3C~~r~~~
·Peça fixa e ferra.I!Íenta em =vi-.
[J[ill
~ I '·
~....) Fig.;: Brochagem êom máquina ·vertical. P.eça fixa, .ferramenta em movimento
/
mente. · ...,_.
~.~ Fig.5: Erqchagem com máquina horizontal.Ferramenta fixa e peça em movime~ to de v.ai e vem
r--l^ --- I I I I I L...- ..... -.-.
Fig. 7: ·Brochagem em transportador por corrente
Fig. 6: Brochagem em Máquina especial
2.1. O material empregado na confecção das brochas. As brochas são feitas geralmente de aço rápido ção:
18%
1%
com a seguinte compos!
~orreepondendo, por exemplo ao aço VW Super da firma Villarea. Sãotr~
suir dentes de acabamento de metal duro. -
2.2. Forma da ferramenta
mite um curso maior, podendo remover um volume grande de cavaco.A bro cha de compress·ão tem um· comprimento limitado por causa do. problema - da fl am b agem •
cabo, guia anterior, dentadura, guia posterior.
Í f'OS erlar r
e/? 'O (/r.
'-" (^) 1'-' - -
1- h ~j)
r- ~^ -^ --^
des6o-sf~
z ~" Cabo da brocha: A forma da ligação entre a brocha e a máquina brochadeira dependerá do tamanho da construção da ferramenta e da máquina. A norma DIN 1415' apr~ senta os seguintes tipos de cabos de brochaal
"'-r-/
J (^) / ...... ,
'
~
a (^) b
J
e Tipos de cabos das brochas
:Brocha de dentes. helicoidais para o broohamento de peças de pequena. espes- sura .. 2&- O volume de cavaco usinado por dente, ao longo do comprimento L da pe- ça deve ser acondicionado no intervalo entre dois dentes consecutivos. Segundo esta condição, o passo dos dentes de uma brocha circular pode ser determinado como segue:
4 = espessura de corte L =.comprimento da peça.
assimilando a forma do intervalo entre dois dentes eoneeoutivos·a um tri~ gulo ABC, tem-se:
v• = rr (d - (^) 3 2s) xpx 11
onde
O volume de cavaco removido por um dado dente da brocha. deverá ser menor que o volume V' do intervalo entre doia dentes.Pode-se definir o "coefici- ente de acomodação• do cavaco como sendo:
c v• =-v-
cujo valor dependerá do material usinado. C = 4 o•o
6 para desbaste de material que forma cavaco quebradiço para o acabamento de material que forma cavaco quebradiço 10 para o desbaste de material que forma o cavaco contínuo para o acabamento de material que forma cavaco contínuo
C X 17' (d-h) X h xL=Tr^ (d 2s^ )^ e
X p X
com (^111) -^ -^ 0,:;5 p r.eeultal
h X X L-- L X C (^) = (1 - 0,2; !) 0,175 p^2 d
c X h X L (^) -^ -^ (1 (^) 0,23 X 6)^1 0,175 p (^2) .'·
2,5 vh X L X C
Para um valor médio de h= 0,05 mm e C - 8, resulta a fÓrmula prática
r e-
cha ee mantenha abaixo doe limftee admiesíveie. Esta condição será vis ta no cálculo da força de corte; ·
capacidade da máquina brochadeira.
5•- Para evitar vibrações que prejudicariam o acabamento da. superfÍcie bro chada, o passo dos dentes da brocha deve ser variável. -
Quando o comprimento do furo brochado for grande, o número^ ' de dentes pode ser reduzido, obtendo-se um passo maior e, consequentemente, um d:iâmetrode nÚcleo maior.
o,:;sp
Brocha de dentadura alongada
A fim de melhorar as condições de formação do cavaco, os dentes de desbas- te da· brocha. possuem rasgos quebra-cavaco
No broehamento de furos fundidos, os dentes da brocha se desgastam rapida- mente • .Nestes casos, obtem-se resultados melhores empregando brochas com corte lateral como mostra a figura. No corte lateral, a espessura de corte
Broehamente com corte lateral a = furo fundido
e = segundo dente
Material
Aço,
ÜR::: SO kg/mm
2 ·------------------0,l0 •••
()R::: 50 kg/mm
2 -----------------0,25.···
Aço fundido----------------------------------------------10, ...
ferro fundido 0, ...
0,
1,
variável de maneira que a área da seção de cavaco retirada em cada dente , seja aproximadamente constante. Assim sendo, a força que atua em cada den- te será constantso
si§ --.r::-:r7::::::-1F"":~'""":-
5J. ------~-+-
'
Brochamento de um fuzo de seção quadrada: 5 1
2 = 5
O número total de dentes da brocha dependerá da espessura total do. material a ser removido.
~
--
z .. z• + 5 Quando resultaria uma brocha excessivamente comprida, dado o
poeta pelo curso máximo da máquina brochadoira.
grande número a limitação :1m
Os ângulos de corto são definidos no plano de medida da ferramenta (DIN 6581). No caso de brochas de dentes retos que constituem a grande maioria,
!ngulos dos dentes de uma brocha
a) dento de desbaste b) dente de acabamento Os valores recomendados para os ângulos de folga e de ea!da são apresenta- dos nas tabelas seguintes:
l'!&terial
O(
aço ............. ................. .................... 0,5 (^) ••• ,o ferro fundido ••••••••••••••••••••••••••••••••••••• o • 2 ... 50
Recomenda-se adotar 0(: ,o para os primeiros dentee da brocha, diminuindo , este valor gradativamente até <X= 0,5° nos Últimos dentes. Os dentes de aca bamento ou calibração da brocha apresentam um chanfre cilÍndrico, permitin do a manutenção da tolerância da brocha após afiaçõee sucessivas. -
1
p (^) p p p
, , O numero de dentes em açao num dado instante sera:
p
vista na figura abaixo:
l
Bdent~s (^) 5dent~s -I dentes
@
Variação da força de brochamento
tel??po
ção (ou compressão) admissível na brocha, F • :
Fmáx = ~a X 8 min
onde (^) Smin = área da eeção mínima da brocha [mm 2 ]
2 p/ pido.
()a
Devemos ter: Pt .;;;; F • max 2.4. Velocidade de corte A velocidade de corte empregada no brochamento
dependerá do material ueinado, das condições de usinagem e da máquina. O limite superior da velocidade de corte dependerá da qualidade do a- cabamento, da vida da brocha e da capacidade da máquina. O limite inferior da velocidade de corte dependerá das condições eco- nômicas. ·
Recomendam-se os valores práticos indicados na tabela abaixo. Quando as características de brochamento de um dado material não são conheci das, recomenda-se partir de velocidades de corte baixas (v = lm/min); que poderá ser aumentado gradativamente, até atingir um valor Ótimo.
Material Velocidade de corte v[m/min]^. Aço, (^) ÕR - - 70... ao kg/mm^2.. .. .... .. ;s (^) ••• 6
Brocha circular ..................... ;s (^) • •• 4, Brocha ranhurada .................... (^) 4,5. .. (^) 5, Brocha de uma Única ranhura. .. ...... (^) 4,5 (^) ••• 6
Aço liga de alta resistência ........ l (^) • •• 2 Aço (^) d~ corte fácil ......... .... ..... 6 ... a Ferro fundido ........................ (^4) • •• a Latão e bronze ...................... (^) 7,5 ... lO Aço fundido ......................... ; (^) • •• 7 AlumÍnio e suas ligas ............... (^6) • •• 14
;. O brochamento externo
As brochas externas são geralmente fabricadas de aço rápido, cuja co~
rá uma vida suficientemente grande • O emprego de pastilhas de metal- duro não é econômico. Somente em alguns casca especiais, como p0r ex~ plo no brochamento de materiais muito duros ou de superfÍcies brutas de fundição, o emprego das pastilhas de metal duro pode oferecer van~ gene. As pastilhas de metal duro também são usadas na parté de. acaba- mento da brocha para manter a tolerância durante muito tempo.
Fixação das pastilhas em metal em brochas
Quando a superfÍcie a eer trabalhada for plana, o brochamento por ataque~ teral pode eer realizado de tora para dentro da peça {a). No caso de uma superfÍcie do tipo (h), o brochamento por ataque lateral po derá ser divel!'gente. -
No brochamento de superfÍcies planas de extensão relativamente grande, em- prega-se o brochamento externo por atague combinado. Executam-se inicial- mente uma s~rie de ranhuras por meio de ataque frontal, ae quais permitirão o prosseguimento por ataque lateral, executado por várias ferramentas de dentes laterais. A parte final da ferramenta apresenta dentes frontais, p~ ra o acabamento da superfÍcie.
,.-., o~ Ío).^ Q^ 'Ç' 1 '
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{ o (^) o of!J
o( o^ o^ ' o u E E ?::: I ;=::^ ;::::
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o (^) o
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===! I
f-• accr6CTmenfo^ por
Brochamento externo por ataque combinado
O projeto da dentadura leva em conta uma série de !atores: A) Forma e Dimensão da peça B) Potência e características da máquina O projeto deve ser tal que:
1! o consumo de energia seja mÍnimo 2 as tolerâncias prescritas sejam mantidas
4 A vida da ferramenta seja grande 5 A saída do cavaco seja facilitada Analogamente ao brochamento interno, a brocha externa apresenta sua denta-
dentes de desbaste dentes de semi-acabamento dentes de acabamento ou calibração
acobomei')ÍO
Dentadura de uma brocha externa
acabamento, de nÚmero reduzido, preparam o estado final de acabamento da superfÍcie. Os dentes de acabamento, de número relativamente grande e pro- porcional ao comprimento de brochamento e ao acabamento desejado devem per mitir a calibração de um nÚmero gr~~de de peças mesmo apÓs várias &!iaçõeã.
didade e dos dentes e pelos ângulos de corte.
lp = 2,5 YL x h x C I [mm]
L • comprimento de brochamento [mm] h = espessura de corte por dente [mm] C • coeficiente de acomodação do cavaco
C ; 10 para acabamento de materiais que formam cavaco quebradiço C • 8 ••• 1~ para desbaste de materiais que formam cavaco contínuo c - 16 para acabamento de materiais que formam cavaco contínuo Valores recomendados da es-oessura de corte "h" segundo A. Schatz
h llllll] Material Desbaste Acabamento
Aço, (^) ()R > 60 kg/mm 2 ......................... 0,02.0,05 0,
. Aço fundido .................................... 0,05.0,10 0, !o f o Ja&leável .................................. 0,05.0,10 0, f o f o cinzento ................................. 0,07.0,15 0, la. tão- ............................................ 0,05.0,20 0, sino o fundido sob pressão ...................... 0,08.0,20 0, bronze ............................................ o,1o.o,;;o 0, li~ a de^ alumÍnio cOlll cobre^ ....................... 0,08.0,20 0, liga de alumÍnio COlll silÍcio ...................... o,o8.o,2o 0, aa.g.nésio fundido sob pressão ..................... 0,20.0,40 0,
A rim de reduzir as variações da !orga de corte total, as arestas de corte
1 mm e a profundidade de 0,4 ••• 0,8 mm. A distincia entre as ranhuras va-
Brocha externa de dentes inclinados
;.;. Força de corte ;.;.1. Brocha com dentes retos
onde k 81 e z são os coeficientes da fÓrmula de Kienzle
p brochadeira.
PP =o,; .•• 0,5 Pc
terno.
onde 1. =
b
p
b (^) hl-z
n coscp
c n c
por:
X h 1-z
tempo
1-z X h
