Brocas De Canal Reto E Helicoidal

Brocas de Canal Reto e Helicoidal Abstrato. Este capítulo discute a classificação, geometria e desenho da broca helicoidal e de canal reto. Ele argumenta que o projeto, fabricação e a implementação práticas de brocas estão ficando para trás em materiais ferramentas, poderosos fusos de alta velocidade de máquinas rígidas e de alta pressão MWF fornecimento (de refrigerante). Apesar da ampla disponibilidade de ferramenta CAD de desenho e máquinas de precisão. Afiadoras CNC tornam possível a reprodução de qualquer geometria da broca, e não existe muitos projetos novos de perfuração disponíveis recentemente. O capítulo destaca que o objetivo principal do sistema de perfuração é um aumento da taxa de penetração da broca, ou seja, na perfuração de produtividade como a principal fonte de potenciais economias de custos. Como o principal problema está em compreender particularidades da geometria da broca e de seus componentes, este capítulo conduz o leitor a partir de conceitos simples, a partir da terminologia básica no projeto de perfuração e geometria para os conceitos mais complicados em campo, mantendo o contexto para a moda mais simples possível e de dar exemplos práticos. Ele fornece uma visão geral dos resultados importantes relativas à geometria de perfuração e sintetiza os achados mais relevantes no campo com a prática do projeto da ferramenta. 4.1 Introdução Vários estudos e pesquisas indicam que furação (perfuração) é uma dos operações de corte de metal que mais consome tempo em uma oficina típica. Estima-se que 36% de todas as horas de máquina (40% do CNC) são gastos executando operações furação, contra 25% para o torneamento e 26% para fresamento, e produz cerca de 60% dos cavacos resultantes. Portanto, o alto desempenho de brocas e alargadores pode reduzir significativamente o tempo necessário para as operações de perfuração e assim reduzir seus custos. Durante a última década, os materiais para ferramentas e revestimentos utilizados para brocas têm melhorado drasticamente. Combinado com os novos e poderosos fusos de alta velocidade de máquinas rígidas e de alta pressão MWF com abastecimento (refrigerante), estes permitiu um aumento significativo das velocidades de corte e taxas de penetração em perfuração e fresagem. Embora a ampla disponibilidade de ferramenta CAD de design e a precisão de máquinas CNC de afiação, tornaram-se possível a reprodução de qualquer geometria da broca, mas não existem novos projetos de broca disponíveis atualmente. Sabe-se que a geometria da broca e topografia deve ser optimizado para utilizar plenamente a energia de materiais para ferramentas modernas e revestimentos. Pontas, ângulos de ponta, geometria margem e relevo, preparação de borda, perfil do canal, e o número de canais e as margens deve ser ajustado adequadamente para a aplicação. O problema está em compreender particularidades da geometria da broca e de seus componentes. Este capítulo visa fornecer uma visão geral dos resultados importantes sobre perfurar geometria e generalizar os achados mais relevantes no campo com o prática do projeto da ferramenta. Também visa familiarizar o leitor com os metódos básicos de terminologia convencional e fatorial de avaliação da geometria da broca 4.2 Classificação Uma broca é uma ferramenta de corte para furos de usinagem finais com uma ou mais arestas de corte, e tendo um ou mais canais helicoidais ou canais retos de remoção de cavaco. O movimento de corte principal é a aplicação de rotação na broca ou na peça de trabalho ou a ambos, e o movimento de alimentação é aplicada ao longo do eixo longitudinal da broca ou na peça de trabalho. Há uma grande variedade de brocas utilizadas na indústria. Eles podem ser classificados como se segue: Classificação baseada na construção -Brocas homogéneos - aquelas ferramentas feitas de uma única peça de material, tais como metal duro ou de aço rápido.

-Brocas de pontas - aquelas que tem um corpo de um material com arestas de corte (ou suas partes como os cantos periféricos) feitas de outros materiais brasadas ou de outra forma ligado no local. -Inserção brocas - aqueles que têm partes de corte ou inserções intercambiáveis de corte (pastilhas) realizada no local.

Classificação com base na configuração haste -Brocas de haste reta - aquelas que têm hastes cilíndricas que podem ter diâmetro igual ou diferente do que o corpo da broca. A haste pode ser feita com ou sem planos de condução, lingueta, pescoço, canais ou segmento. -Brocas de haste cônica - aquelas com hastes cônicas adequados para adaptação direta em furos cônicos de eixos máquina, luvas de condução, ou soquetes. Brocas cônica geralmente têm uma lingueta. A classificação com base na proporção de comprimento-para-diâmetro -Brocas ponta - aquelas com o comprimento do corpo muito curto. -Brocas de comprimento regulares - brocas não tendo comprimento-diâmetro superior a relação 10. comprimento Intermediário brocas são o tipo mais comum de tais brocas. O comprimento das estrias é de 10 vezes o diâmetro da broca. -Brocas longas - brocas com comprimento-diâmetro relação ultrapassa 10. Classificação baseada no ângulo de hélice dos canais -Brocas Helicóidais - aquelas com canais helicoidais de remoção de cavaco. -Brocas de canal reto – aquelas com canais retos. Classificação baseada na refrigeração -Brocas com refrigeração externa - aquelas, não tendo meios especiais para de abastecimento de refrigerante. -Brocas com refrigeração interna - aquelas com refrigeração interna de abastecimento ou passagens e as passagens de refrigerante com alimentação de forma separada das passagens de remoção de de cavacos. Classificação baseada em equilíbrio de força assumida -Brocas transitoriamente equilibradas - aquelas tendo margens apenas como meios de suporte na direcção radial e, assim, o equilíbrio de afinação em vigor na perfuração completa. -Brocas transitoriamente equilibradas com suportes adicionais - aquelas afinação no equilíbrio de força completo na perfuração embora tenha guias de apoio adicionais, normalmente localizado nas guias para melhorar a estabilidade de perfuração. -Brocas Auto-pilotagem - aquelas brocas projetados de modo que a força desequilibrada radial aumente em atos de perfuração sobre os elementos de suporte em contato com as paredes do furo que está sendo perfurado. Como resultado, um auto-piloto guias de perfuração ou orienta-se durante uma operação de perfuração com as paredes do orifício a ser perfurado como na superfície guia. Classificação baseada em funções e aplicações -Brocas sólidas - aquelas à fazer furos em peças sólidas sem ter feitos furos anteriormente. -Brocas de núcleo - aquelas não tendo ponto central o corte, mas utilizados para alargar ou concluir furos feitos anteriormente. -Brocas de centro - aqueles para fazer furos centrais em peças para proporcionar um furo de partida para um tamanho maior de broca, ou um entalhe cônico na extremidade de uma peça de trabalho para montálo entre os centros de operações de usinagem posteriores. -Brocas articulação - aquelas que têm um diâmetro de haste diferente para o diâmetro do corpo da broca.

-Micro brocas - brocas utilizadas para pequenos furos, principalmente para perfurar placas de circuito para equipamentos eletrônicos. -Brocas espada - brocas retas estriadas com uma placa de como trabalhar parte com dois lábios de corte, geralmente mecanicamente presa na ranhura feita na haste. 4.3 Termos básicos Os termos básicos utilizados para brocas de canal reto e para brocas são os mesmos para os termos básicos relacionados com a broca helicoidal que são considerados nesta seção. As particularidades da de canal brocas de canal reto são considerados na seção seguinte. A broca helicoidal foi inventado por Steven A. Morse, que recebeu Patente dos EUA 38.119 sua invenção de melhorias "de Broca Bits" em 1863. O método original de fabricar foi cortar dois canais em lados opostos de uma barra redonda, em seguida, torcendo a barra para produzir as estrias helicoidais. Isto deu a ferramenta o seu nome. Hoje em dia, um canal é geralmente feita através da rotação da barra, enquanto se move é passado um rebolo de afiação com o seu eixo inclinado pelo ângulo de hélice em relação ao eixo da barra e do perfil que corresponde ao perfil do canal na secção normal. A broca helicoidal é definida como uma ferramenta de corte de extremidade que tem um ou mais arestas de corte, formados por arestas com corte e pelo número correspondente de canais helicoidais de remoção de cavacos.. A broca helicoidal comum é mostrada na fig. 4.1. É composto de corpo, do pescoço (opcional), e a haste. A parte de trabalho tem, pelo menos, dois canais helicoidais chamados de canais de remoção de cavaco. O passo da hélice do canal depende de muitos fatores, incluindo as propriedades do material de trabalho de modo que varia de 10-15º; ângulos standard são cerca de 22-30º, e até 45º para brocas helicoidais de alta performance em forma de hélice. O perfil do canal e da sua localização com relação ao eixo longitudinal da broca determina muitas facetas do desempenho broca helicoidal porque: -Perfil do canal que determina a geometria da face de ataque da broca: a forma da aresta de corte (lip), o ângulo de inclinação e a sua variação ao longo desta borda, o ângulo de inclinação da ponta e a sua variação ao longo desta borda, o ângulo de inclinação da aresta de corte lateral definida como a linha de intersecção da margem da broca e do canal ao longo do comprimento que excede ligeiramente o avanço por rotação. Como resultado, um grande número de perfis de canal foram desenvolvidos, vários e muitos deles estão disponíveis e aplicados nas brocas helicoidais produzidas por diferentes fabricantes . -Parâmetros do perfil do canal determinar os diâmetros da “alma” (a espessura do núcleo), ou seja, afetam diretamente a estabilidade deformação da broca. -Perfil do canal juntamente com o ângulo da hélice do canal determinam estabilidade de torção da broca. -Perfil do canal determina a confiabilidade de remoção de cavacos, ou seja, quebra de cavacos em pedaços (seções) apropriada para o transporte e facilidade de transporte. Portanto, o perfil do canal é uma das características principais de design de uma broca helicoidal.

Fig. 4.1. Ilustração de termos que se aplicam a brocas helicoidais Os canais de remoção de cavacos cruzam as pontas e as linhas de intersecção formam as arestas de corte principais, muitas vezes chamados de aresta de corte. Os fabricantes de brocas muitas vezes projetam que o perfil do canal, a forma da ponta, e o ângulo de ponta escolhida para produzir uma aresta de corte linear, como mostrado na Fig. 4.1 Apesar de uma série de projetos de perfuração recentes helicoidais apresentam uma forma curva nestas arestas. A aresta de corte principal de uma broca helicoidal não passa através do centro de rotação, como se vê na fig. 4,1 de modo que o ângulo de inclinação da aresta de corte da broca com o raio varia com as mudanças de raio. As extremidades internas das arestas (algumas vezes chamado de aresta canto da borda) são ligados pela aresta de corte como se mostra na fig. 4.1. Alguns termos importantes relacionados com o desenho da broca e da geometria helicoidais são definidos como se segue: Eixo - A linha reta imaginária que forma a linha de centro longitudinal da broca. Conicidade de alívio do corpo – A redução da espessura da broca da quina em direção a haste.É expressa pela relação da reduação do diÂmetro e do comprimento da medição. Corpo - A parte da broca que se estende desde da haste até a aresta transversal. Profundidade da superfície lateral de folga – A parte cilíndrica que reduz o diâmetro no corpo. Empacotamento de cavacos - Cavacos que passam através do canal durante a ação de corte. Aresta transversal - A aresta na extremidade do núcleo que liga os arestas de corte. Ângulo da aresta transversal - o ângulo formado entre a aresta de corte, e a borda de corte, tal como vista

a partir da extremidade da broca. Folga - O espaço fornecido para eliminar o contato indesejável (interferência) entre a broca e a peça de trabalho. Varredura de corte - A seção formada pela ferramenta usada para gerar o canal em sair do canal. Dente de corte - Uma parte do corpo, limitado pelo caimento e superfícies de folga e pelo guia. Broca com margem dupla - Uma broca cujo corpo de folga no diâmetro é feito para produzir duas margens, em cada guia é normalmente feita com margens na liderança e na quina das costas do guia. Diâmetro da broca - O diâmetro da broca é medida sobre as margens, nos cantos periféricos. Comprimento do canal para saída de cavaco – A distância entre dois planos normais, medindo pelo eixo central da broca, partindo da aresta transversal até o final do canal para saída de cavaco da haste. Canais - São helicoidais ou retos feitos no corpo da broca para fornecer arestas de corte, para permitir a remoção de cavacos e para que o fluido de corte atinja as arestas de corte. Gripagem - Um depósito aderente de material de trabalho nascente na margem adjacente ao canto periférico da aresta de corte. Quina das costas – A quina formada pelo cruzamento do canal para saída de cavaco e a superfície lateral de folga. Ângulo da hélice – O ângulo entre a tangente da aresta helicoidal e a linha do eixo. Guia - A superfície principal cilíndrica ou cônica da broca. Folga do Guia – A folga do diâmetro ao do longo corpo. Largura do Guia – A dimensão medida em ângulo reto na aresta lateral sobre todo a guia. Passo - O avanço axial de uma hélice, para uma volta completa, ou a distância entre dois pontos consecutivos na qual a hélice é tangente a uma linha paralela ao eixo da broca. Aresta (aresta de corte principal) - A aresta de corte que se estende a partir do canto periferia da broca para a proximidades do centro da broca. As arestas de corte de uma broca de dois canais se estende desde a aresta transversal para a periferia. Alívio da aresta - O relevo feito de modo a formar a superfície de folga. Pode haver vários relevos consecutivas como o alívio primário, alívio secundário, etc, feitos a limpar a aresta, assim como para evitar a interferência entre a superfície de folga e a parte inferior do orifício a ser perfurado. Ângulo de folga da aresta - Termo obsoleto para o ângulo de folga da aresta. Normalmente definido como o ângulo de folga normal no canto periferia da aresta. Embora este ângulo é geralmente mostrado nos desenhos broca helicoidal, não faz sentido que o ângulo de folga normalmente varie ao longo da aresta. Margem – A superfície principal cilíndrica ou cônica da broca. Pescoço (rebaixo) – A secção de diâmetro reduzido entre o corpo e a haste de uma broca. Comprimento total - O comprimento desde a extremidade da haste, para os cantos exteriores das arestas de corte. Ele não inclui a haste cônica freqüentemente usado em brocas de hastes retas e brocas de haste cônica. Periferia - O perímetro exterior de uma broca. Quina periférica - o ponto de intersecção entre a aresta e a margem. Em uma broca de dois canais , o diâmetro da broca é medida como a distância radial entre os dois cantos da periferia. Ângulo de folga lateral- O ângulo entre a superfície principal de folga e um plano contendo a aresta de corte e a direção assumida do movimento principal no ponto de selecionado na aresta de corte, medido em um plano perpendicular ao raio do ponto selecionado. Este ângulo normalmente é especificado e medindo na quina. Altura da Ponta– A altura da ponta cortante da broca que compreende os elementos que produzem os cavacos. A aresta principal de corte, a aresta transversal, a superfície de saída de cavaco e a superfície principal de folga. Superfície lateral de folga - O resultado da remoção de material da ferramenta na região posterior ou ao lado do aresta de corte e na ponta do guia para proporcionar folga e prevenir a interferência (fricção comumente chamado arrasto ou do calcanhar), entre o aresta de corte e a parte inferior do furo Haste – A parte pela qual a broca é fixada e acionada. Núcleo (Alma) – A porção central da broca, localizada em todo o comprimento entre os canais para saída de cavaco. Espessura do Núcleo (Alma) - A espessura da alma na ponta, salvo se outra local específico é indicado. Medida como o diâmetro alma. Redução do Núcleo - Modificação do núcleo a partir de sua espessura, forma e / ou local para reduzir a pressão de perfuração, melhorar a divisão de cavacos, e alterar o sentido de fluxo de cavacos. As

modificações mais simples é a redução da alma.

4.4 Abordagem Sistemática Os fundamentos da abordagem de sistema para projeto da ferramenta são discutidos no Cap.5 onde ferramentas de perfuração são discutidos. Contudo eles são totalmente aplicados para broca de canal reto e helicoidal. O rigor da influência do sistema é muito grande para estas brocas de perfuração. Isto é porque a maioria de brocas de perfuração são entendidas para operações de furos finais e por isso requere uma maior atenção no seu sistema de máquinas e componentes. Em contraste, as brocas de canais reto e helicoidais são usadas em uma grande variedade em máquinas, começando por uma furadeira de bancada e terminando com os sistemas de produção mais avançadas na indústria automotivas. A grande variedade de aplicações, faz com que uma grande variedade de requisitos para as operações de perfuração e, portanto, um grande número de projetos de brocas. Infelizmente, a maioria de pesquisas acadêmicas não leva em conta esses problemas sistemáticos, enquanto recomendações práticas para a concepção do projeto da broca e suas aplicações são especifícos para determinar sua aplicação. Tudo isso faz a análise da brocas de canais retos e helicoidais, concepção e aplicação praticamente impossível. Como resultado, ninguém conhecido para o autor tenha tentado tal análise. Em vez disso, considerações gerais, condições básiscas, fotos de variados pontas de afiação são fornecidas, que são de pouca ajuda a um projetista de ferramenta, a broca certa para um determinado aplicação da grander variedade de brocas disponíveis no mercado. 4.4.1 Objetivo do sistema Como apontado por Fiesselmann, o objetivo principal do sistema é um aumento da taxa de penetração da broca, i.e., na produtividade de perfuração. Em todas indústrias, com uma média, ferramentas de corte perecíveis raramente representam mais de 8% do total de custos de fabricação diretos/ indiretos dos produtos. Para centros de usinagem CNC e células de manufatura, onde $ 1,00 é o valor de referência, por 2.200 horas de funcionamento por ano, $ 1,00 minuto significa um custo operacional de 132.000 dólares por ano para apenas uma máquina (celula). Mesmo levando em conta a eficiência de 75% para carga / descarga, alterando ferramentas e setup, um aumento da taxa de penetração de 50% equivale a um potencial de economia anual de US $ 24,750 por centro de usinagem CNC por ano. Quando for este o caso, a optimização sistémica de toda a perfuração operação é importante. 4.4.2 Entendendo o sistema de perfuração Na operação de perfuração, um esmagador número de variáveis afetam o furo de qualidade e produtividade. O sistema permite uma abordagem para ajustar estas variáveis para o sistema coerente de perfuração, i.e., com a condição que quando a taxa de penetração é mais elevada para determinados requisistos de qualidade de furo usinado. Como o número de furos e o tempo que leva para perfurar um furo de aumento. As variáveis envolvidas em cada operação de perfuração torna-se sempre muito importante. Em operações de grande volume, segundos ou frações de segundo salva por furo produzido significa salvar em custos de tempos de ciclo e fabricação. Livros, manuais, relatórios e fabricantes de guias de perfuração podem responder a maioria das questões das perguntas sobre velocidades, feeds, e outros itens relacionados à perfuração efectiva de um furo. A obtenção de uma resposta sobre a questão relacionada com a perfuração específica se prova mais difícil, porque esses recursos variam consideravelmente no que diz respeito ao tipo de material de trabalho, tipo de máquina e situação particular no sistema de perfuração. 4.4.3 Entendendo a ferramenta Em operações de grande volume, a aplicação específica à broca. Fabricantes de ferramentas diferentes podem oferecer uma dúzia das “melhores” brocas mais recomendada para um trabalho particular. Recursos da literatura a patentes também oferecem um grande número de projetos de brocas. Como resultado, uma ferramenta de projeto do engenheiro de processo, está sobrecarregando com uma

variedade de características de projetos e desenhos, estes disponíveis para que alguma forma ajude metodologicamente neste oceano de informações. O primeiro e principal passo em tais metodologias é entender a mais importante correlações entre o projeto da broca e sua geometria junto com o desempenho e a perfuração do sistema requerida para assegurar seu desempenho. Cada broca tem recursos projetados para eliminar problemas específicos: para estender a vida da ferramenta, para melhorar a saída dos cavacos, para reduzir a força de perfuração, aumentando assim a taxa de penetração admissível, para melhorar o acabamento superficial ou fazer um furo reto, etc.. Portanto, a clareza no objetivo deve ser estabelecida antes de considerar o projeto/comprar de uma nova broca para determinada aplicação. Como mencionado acima, a obtenção da taxa de penetração máxima de broca, mantendo a qualidade exigida de furos usinados é o objetivo mais comum na produção de alto volume, pois resulta em uma maior economia de custo de fabricação em comparação com outros objetivos, tais como, por exemplo, melhorando a vida da ferramenta. Portanto, o claro entendimento em relação entre sistema de recursos da broca e furação e a admissível taxa de penetração de é de muita importância. 4.5

4.6 Ponta da Broca

4.6.1 Classificação Básica Na norma DIN 1412 define que a redução de núcleo é um processo a qual a aresta transversal tem seu tamanho reduzido, pois ela não contribui para o processo de corte. Elas consomem grande potência e torque para mover-se durante o trabalho de furação.